JP4051438B2 - Plating method for metal ceramic composite member, pattern manufacturing method, wet processing apparatus, and metal ceramic composite member for power module - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に金属セラミック複合部材に対するメッキ方法、パターン製造方法、および湿式処理装置、並びにこれらによって得られたパワーモジュール用部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板上に所定の電子回路等のパターンを製造する方法として、基板上に、予定するパターンの全域をカバーする面積を有した金属膜を形成し、その金属膜の不要部分を除去することで、残った金属膜部分でパターンを構成するという方法がある。その場合の不要金属膜部分の除去方法としては、エッチングがよく知られている。エッチングする場合には、一般にエッチングによって除去しない部分にマスクを被せる。そのマスクの方法としては、スクリーン印刷でレジスト膜を塗布する手法などが一般に知られている。この方法によれば、レジスト膜を形成することで、残したい金属部分にエッチング処理液が接触するのを防止することができ、レジスト膜を形成しない部分のみをエッチングすることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、近年、自動車の電源回路等を構成するパワーモジュール用の基板材料として、セラミック基板上に、製造予定の回路のパターンの全域をカバーする面積を有した金属板を予め一体的に接合した金属セラミック複合部材を作製し、次に、当該金属セラミック複合部材に接合した金属板の不要部分を取り除くことで、必要部分だけを残し、その残った金属板を回路のパターンとしたパワーモジュール用基板が開発されている。（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−６５６５３号公報（第３頁）
【特許文献２】
特開平０８−２５９３４２号公報
【０００５】
この種のパワーモジュール用基板を製造する場合、最終的には回路のパターン上にＳｉチップ等の電子部品を半田付けして実装することになるので、半田の濡れ性を確保しておく必要がある。回路のパターンがアルミニウムまたはアルミニウムの合金で形成されている場合、そのままでは半田に対する濡れ性が悪いので、半田付けする部位に濡れ性を良くするためのＮｉメッキやＣｕメッキ等を施すことが行われる。
【０００６】
ここで、一般に金属面の所定部位にメッキを施す場合には、メッキしない部分へのマスキングが行われる。マスキングの方法としては、前述したエッチングの場合と同様に、スクリーン印刷によるレジスト膜の形成などの方法がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のパワーモジュール用基板等にメッキを施す場合に、従来のレジスト法ではマスキングが困難である。
【０００８】
その第１の理由は、近年、パワーモジュール用基板として、放熱用部材であるヒートシンクベース板や放熱用冷却フィン等が一体化された基板が開発されたことである。この一体化された基板は、形が大きく形状も複雑であるので、放熱用部材にまでメッキが付いてしまうとメッキ効率が悪化する。そこで、放熱用部材には、メッキがされないようにマスキングを施すことが好ましい。この場合、マスキングの方法には、従来の液体レジストの塗布（印刷）法や、レジストフィルムを貼付するラミネート法を行うことが考えられる。しかし、塗布やラミネートの手法により、一体化された基板の放熱用部材をマスキングしようとした場合、先にも述べたように、放熱用部材の形状が大きくまた複雑なものであるため、全体を漏れなくマスキングするのは、困難である。この結果、マスキングの不備に起因する不要部分のメッキ析出や、マスキング工程に起因するコストアップにつながる。さらに、この種のマスキングは、後で除去工程が必要にもなるので、そのことも含めてデメリットが大きい。
【０００９】
第２の理由は、パワーモジュール用基板等の回路のパターン上における、所望箇所のメッキに関するものである。
上述したように、アルミニウムまたはアルミニウムの合金で形成された回路のパターンが、そのままでは半田に対する濡れ性が悪く、半田付けする部位に濡れ性を良くするためのＮｉメッキやＣｕメッキ等を施すことが必要であるという特長があるが、この特長を積極的に利用し、回路パターンの所望箇所のみにＮｉメッキ等をおこなえば、この所望箇所のみに半田を載せることができる。そして、回路パターンの所望箇所のみ半田を載せることができれば、回路パターン上にチップ等の電子部品を搭載する際、電子部品は、半田の表面張力により所望の場所に容易且つ正確に固定されるという手法を用いることができる。
【００１０】
ここで、パワーモジュール用基板等においても、この手法を用いようとすれば、回路のパターン上の所望箇所をメッキする必要がある。
ところが、パワーモジュール用基板等は、裏面に放熱部材が接合されている場合が多く、回路パターン上にレジストをスクリーン印刷しようとしても放熱部材が邪魔になり困難である。さらに、放熱部材は基板に比べてサイズが大きく、反りを有しているため、これに接合されている基板や回路パターンも同様に反るため、レジストのスクリーン印刷はさらに困難となる。
【００１１】
そこで、レジストフィルムをラミネートすることが考えられる。しかし、放熱部材が邪魔となり、通常のラミネーターによるラミネートは困難である。結局は、人手により回路パターン上にレジストを塗布せざるを得ず、大幅な工数増加の原因となることである。
【００１２】
本発明は、上記事情を考慮し、金属セラミックス複合部材を、液状レジストあるいはフィルム状レジストによりマスキングせずに済ませることができ、それによりメッキの際の面倒を無くして、効率の良いメッキ処理が可能な金属セラミック複合部材に対するメッキ方法、またそのメッキ方法を利用した金属セラミック複合部材に対するパターン製造方法、また、それらの方法の実施に直接使用する湿式処理装置、及び、前記メッキ方法および／またはパターン製造方法によって製造できるパワーモジュール用部材を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、セラミック基板上に金属板を接合してなる金属セラミック複合部材に、所定の開口部を有するマスキング部材を密着させた後、前記開口部に対応する前記金属セラミックス複合部材の所定の部分に、メッキ液を接触させることによりメッキを施すことを特徴とする、金属セラミック複合部材に対するメッキ方法である。
【００１４】
このメッキ方法では、マスキング部材を通して、金属セラミック複合部材にメッキ液を接触させるようにしているので、金属セラミック複合部材において、例えば、金属板が接合されている面の反対面に放熱部材が一体化されている場合であっても、マスキング部材を介してベースをメッキ液とを遮断することができる。従って、ベース側のマスキングが不要であり、レジスト印刷等の工程が不要となる。また、ベース側にはマスキングが不要であるから、ベースが大きくても、また、フィンが付いていたりして形状が複雑であっても全く問題ない。
【００１５】
請求項２の発明は、
前記金属セラミック複合部材に、前記マスキング部材を密着させた後、前記開口部に対応する前記金属セラミックス複合部材の所定の部分に、まず活性化処理液を接触させ、次にメッキ液を接触させることによりメッキを施すことを特徴とする、請求項１記載の金属セラミック複合部材に対するメッキ方法である。
【００１６】
例えば、金属板が、アルミニウムまたはアルミニウムの合金の場合、酸化し易いため表面が活性状態になりにくく、直接メッキが行いにくいので活性化のための処理として、例えば、Ｚｎ２段置換やＰｄ活性化処理（詳細は、後述する。）を行うことが好ましい。そこで、メッキを行う前に、予め、所定のメッキ予定箇所へ、活性化処理を行っておくことが好ましい。
【００１７】
請求項３の発明は、セラミック基板上に金属板を接合してなる金属セラミック複合部材に、所定の開口部を有するマスキング部材を密着させた後、前記開口部に対応する前記金属セラミックス複合部材の所定の部分に、活性化処理液を接触させ、その後に前記マスキング部材を外し、
次に、前記金属セラミック複合部材に、前記金属板の略全面に対応した開口部を有するマスキング部材を密着させた後、前記開口部に対応する前記金属板の略全面にメッキ液を接触させることにより、メッキを施すことを特徴とする、金属セラミック複合部材に対するメッキ方法である。
【００１８】
上述したように、金属板が、アルミニウムまたはアルミニウムの合金の場合、予め、Ｚｎ２段置換やＰｄ活性化処理、等による活性化処理を行うことが好ましい。ここで、アルミニウムまたはアルミニウムの合金の当該性質を活かし、前記メッキ予定箇所のみを活性化処理した後、金属板のほぼ全面にメッキ液を接触させても、当該処理を行った部分だけにメッキを付けることができる。従って、所定のメッキ予定箇所だけに部分メッキをする場合、活性化処理の段階で、所望のメッキ領域を定めることができる。
【００１９】
請求項４の発明は、セラミック基板上に金属板を接合してなる金属セラミック複合部材に、前記金属板の略全面に対応した開口部を有するマスキング部材を密着させた後、前記開口部に対応する前記金属板の略全面に活性化処理液を接触させ、その後に前記マスキング部材を外し、
次に、前記金属セラミック複合部材に、所定の開口部を有するマスキング部材を密着させた後、前記開口部に対応する前記金属セラミックス部材の所定部分に、メッキ液を接触させることにより、メッキを施すことを特徴とする、金属セラミック複合部材に対するメッキ方法である。
【００２０】
上述したように、金属板が、アルミニウムまたはアルミニウムの合金の場合、予め、Ｚｎ２段置換やＰｄ活性化処理、等の活性化処理を行うことが好ましい。そこで、金属板の、略全面に活性化処理を行い、この後、所定のメッキ予定箇所だけにメッキ液を接触させることにより、メッキの段階で領域限定を行うことで、所望の領域の部分メッキを行うことができる。
【００２１】
請求項５の発明は、前記所定の部分が、前記金属板上の限定された領域であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の金属セラミック複合部材に対するメッキ方法である。
【００２２】
このメッキ方法によれば、金属板上の限定され領域にだけ部分メッキ（スポットメッキ）を施すことができる。従って、非メッキ部分の半田濡れ性が悪い場合は、メッキした部分だけに半田を留めることができ、半田の無用な流れを止めることができる。その結果、半田付けする部品（例えばチップ）の位置決めが容易にできるようになり、組立性の向上が図れる。
【００２３】
また、ベース側へのメッキ液の回り込みを遮断することを第１目的としたマスキング部材で同時に、部分メッキする領域を限定することができるので、その他のマスク処理が不要であり、メッキ処理の効率化が図れる。つまり、局部的に部分メッキするためにレジスト印刷やラミネート処理などの面倒なマスク処理をする必要がなくなり、安価で生産性が高く半田濡れ性に優れる部分メッキ付き基板を提供することができる。
【００２４】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の金属セラミック複合部材に対するメッキ方法であって、
前記金属セラミック複合部材へ、請求項１〜５のいずれかに記載のメッキ方法を施す前に、前記金属板の表面へ、前記メッキの密着性を向上させるための前処理をおこなうことを特徴とする金属セラミック複合部材に対するメッキ方法である。
【００２５】
セラミック基板上に接合した金属板表面の結晶状態によってメッキの載りが悪い場合は、前処理として表面洗浄や研磨処理を施す。例えば、金属板がアルミニウムの場合、アルミ結晶粒によってＺｎ析出状態が異なりメッキ密着性が悪化する場合があるので、酸洗浄、物理研磨またはショットピーニング等を行って結晶性を乱す前処理を行うことで、メッキの載りを良くすることができる。
【００２６】
請求項７の発明は、前請求項１〜６のいずれかに記載の金属セラミック複合部材に対するメッキ方法であって、
前記金属セラミック複合部材は、前記セラミックス基板の一方の面に前記金属板が接合され、他方の面に放熱用部材が接合されたものであることを特徴とする金属セラミック複合部材に対するメッキ方法である。
【００２７】
このように金属セラミック複合部材の背面に放熱用ベースが一体的に接合されている場合、本発明の有用性が発揮される。
【００２８】
請求項８の発明は、前記金属板がアルミニウム、銅、アルミニウムの合金または銅の合金、よりなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の金属セラミック複合部材のメッキ方法である。
【００２９】
請求項９の発明は、前記メッキとして、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｓｎまたはこれらの合金から選ばれる１種類以上のメッキを行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の金属セラミック複合部材に対するメッキ方法である。
【００３０】
請求項１０の発明は、前記メッキを、電解めっきおよび／または無電解めっきで行うことを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の金属セラミック複合部材に対するメッキ方法である。
【００３１】
請求項１１の発明は、請求項１〜１０のいずれか記載のメッキ方法を実施する前に、前記金属板の不要部分を除去して、前記金属板を所望のパターンとする工程を有することを特徴とする金属セラミック複合部材に対するパターン製造成方法である。
【００３２】
請求項１２の発明は、請求項１〜１０のいずれか記載のメッキ方法を実施した後に、前記金属板の不要部分を除去して、前記金属板を所望のパターンとする工程を有することを特徴とする金属セラミック複合部材に対するパターン製造成方法である。
【００３３】
パターン製造の手順としては、請求項１１の発明のように、先に、エッチングやミリング等による除去工程を行って金属板の不要部分を除去してパターンを製造し、その後でパターン上にメッキを施してもよいし、請求項１２の発明のように、先にメッキを施しておき、その後でエッチングやミリング等による除去工程を行って金属板の不要部分を除去してパターンを製造してもよい。
【００３４】
請求項１３の発明は、金属板を有する被処理部材の前記金属板に対して、メッキの密着性を向上させるための前処理および／または活性化処理および／またはメッキ処理および／または前記金属板を所望のパターンとするエッチング処理を施すための湿式処理装置であって、
前記処理を施す部分に対応した開口部を有するマスキング部材を、
前記被処理部材に密着させ、前記マスキング部材を壁の一部として処理液の流通する空間を確保することで、前記被処理部材の前記処理を施す部分に処理液を接触させる処理槽を備えることを特徴とする湿式処理装置である。
【００３５】
この湿式処理装置では、例えば上述の金属セラミック複合部材のように金属板を有する被処理部材において、当該被処理部材の金属板に対し、メッキの密着性を向上させるための前処理および／または活性化処理および／またはメッキ処理および／または金属板を所望のパターンとするエッチング処理を行うことができる。いずれの場合も、ワークである被処理部材の金属板の接合面側に、マスキング部材を密着させ本装置にセットする。
その状態で処理液（メッキ液、活性化処理液、等）を処理槽に循環させると、処理液が処理槽の壁の一部を兼ねるマスキング部材を通して、被処理部材に接触し、メッキの密着性を向上させるための前処理および／または活性化処理および／またはメッキ処理および／または金属板を所望のパターンとする除去処理が行われる。所望により、ワークである被処理部材を、横または上に向けて本装置にセットすることとしても良い。
【００３６】
請求項１４の発明は、前記処理液がメッキ液であり、前記処理槽に、前記金属板に対し電解メッキを施すための電極が備わっていることを特徴とする請求項１３記載の湿式処理装置である。
【００３７】
この湿式処理装置によれば、被処理部材に対して電解メッキを行うことができる。また、電極を使用しなければ、メッキの前処理や無電解メッキ等も、行うことができる。
【００３８】
請求項１５の発明は、
前記被処理部材に対して前記マスキング部材の開口の周囲を押圧密着させるための押圧機構を備えることを特徴とする請求項１３または１４記載の湿式処理装置である。
【００３９】
被処理部材やベースに反りがあるような場合、マスキング部材の開口の周囲を被処理部材の表面に密着させることが難しいときがある。そのような場合、この発明の装置では、押圧機構で被処理部材に対してマスキング部材の開口の周囲を押圧密着させることができるので、確実なシール性を確保することができ、高いマスキング性能を発揮できる。
【００４０】
請求項１６の発明は、前記マスキング部材に形成された開口部が、前記金属板の略全面に対応した大きさを有するものか、または前記金属板上の限定された領域に対応した大きさを有するものであることを特徴とする請求項１３から１５のいずれかに記載の湿式処理装置である。
【００４１】
この装置によれば、金属板の略全面、または前記金属板上の限定された領域に対し、前処理および／または活性化処理および／またはメッキ処理および／または金属板を所望のパターンとする除去工程を行うことができる。
【００４２】
請求項１７の発明は、請求項１〜１２のいずれかに記載のメッキ方法またはパターン製造方法を用いて、製造されたものであることを特徴とするパワーモジュール用金属セラミックス複合部材である。
【００４３】
請求項１７の発明のパワーモジュール用部材は、請求項１〜１２のいずれかに記載のメッキ方法またはパターン製造方法を用いて、金属セラミック複合部材、またはベースを一体に有する金属セラミック複合部材から製造されたものであることを特徴とする。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の一例を、図面に基づいて説明する。
図１は第１実施形態の湿式処理装置の断面図、図２は処理対象のワークであるベース一体型金属セラミック複合部材の構成図、図３はマスキング部材の平面図である。
【００４５】
図２に示すように、このベース一体型金属セラミック複合部材５は、板状のベース１と、このベース１上に接合されたセラミック基板２と、そのセラミック基板２上に接合された金属板３とからなるものである。ここでは、１枚のベース１上に、セラミック基板２と金属板３よりなる金属セラミック複合部材４が複数載っている。図は、既にエッチングによりパターンが製造された状態を簡略化して示している。点線で示す部分は、パターン上に製造しようとしている所定のメッキ予定箇所１０である。
【００４６】
図１の湿式処理装置Ｍ１は、ベース一体型金属セラミック複合部材５の金属板３に対して、メッキの前処理および／または活性化処理および／またはメッキ処理を施すためのものであり、マスキング部材２０と、処理槽３０と、処理液循環装置４０と、電極３５とを有している。
【００４７】
マスキング部材２０は、図３の平面図にも示すように、金属板３を下に向けてセットされるベース一体型金属セラミック複合部材５の金属板３上の所定のメッキ予定箇所１０（図２参照）に対応した開口２１を有しており、ベース一体型金属セラミック複合部材５の金属板３の接合面側に密着させることで、接合面側の非処理部分をマスキングするものであり、本実施の形態においては枠状形状のものを用いている。
【００４８】
処理槽３０は、マスキング部材２０を天井壁として、その下側に処理液（例えば、メッキ液１１０）の流通する密閉した空間３１を確保することで、マスキング部材２０を通してベース一体型金属セラミック複合部材５に処理液を下側から接触させることができるようになっており、一端に処理液の導入口３２、他端に処理液の導出口３３を有している。
【００４９】
処理液循環装置４０は、処理槽３０内に外部から処理液を循環させるもので、処理液を貯留する循環槽４１と、循環槽４１内の処理液を処理槽３０の導入口３２に導く導入管４２と、導入管４２の途中に設けられた循環ポンプ４３と、導出口３３から出てくる処理液を循環槽４１に導く導出管４５とからなり、循環槽４１の上部に水平に処理槽３０が配置されている。
【００５０】
ここで、各要素の材質について述べる。ベース１は、熱伝導性及び機械的強度の高いアルミニウム、銅などの金属あるいは金属セラミック複合材料などよりなる。セラミック基板２は、電気的耐性が高く熱伝導性の高い窒化アルミニウム、コストの安価なアルミナ、強度の高い窒化珪素や炭化珪素などよりなる。金属板３は、電導度の高いアルミニウムやアルミニウム合金、銅または銅合金、等よりなる。本実施の形態例においては、半田の流れ止め機能を期待するためアルミニウムを使用した場合を例として説明する。また、マスキング部材２０としては、耐薬品性の高いゴムやプラスチックが利用でき、特にシリコンゴム、フッ素ゴム、ポリプロピレン、テフロン（登録商標）等が採用可能である。
【００５１】
電極３５は、処理槽３０内の金属板３と対向する位置に設けられている。この電極３５は、金属板３を対をなす他方の電極として電源３８に接続することで、金属板３に対して電解メッキを施すものであり、電極材料としては施されるメッキと同種の金属を使用する。
【００５２】
また、この湿式処理装置Ｍ１によれば、メッキの前処理および／または活性化処理および／またはメッキ処理を行うことができる。いずれの場合も、ワークであるベース一体型金属セラミック複合部材５を、ベース１を上にし金属板３の接合面側を下に向けて本装置Ｍ１にセットし、マスキング部材２０をベース一体型金属セラミック複合部材５の金属板３の接合面側に確実に密着させて、マスキング部材２０の開口２１の周囲をシールする。そして、その状態で処理液（メッキ液、活性化処理液、等）を処理槽３０に循環させ、処理液を処理槽３０の天井壁を兼ねるマスキング部材２０を通してベース一体型金属セラミック複合部材５に下側から接触させることで、メッキの前処理および／または活性化処理および／またはメッキ処理を行う。もし、電気メッキ以外の処理を行う場合で電極が不要であれば、これを外すことは容易である。
【００５３】
メッキ処理する場合は、循環槽４１に処理液としてメッキ液１１０を装填する。そして、電解メッキする場合は、メッキ液１１０の循環と共に電極３５に電気を流す。そうすることで、マスキング部材２０を通してベース一体型金属セラミック複合部材５にメッキ液１１０を下側から接触させながら、金属板３上のメッキ予定箇所にメッキを施すことができる。尚、ここで電解メッキを採用し、Ｎｉメッキを選択した場合、無電解メッキの場合よりメッキ面の半田濡れ性を、向上させることができ好ましい。
【００５４】
このように、マスキング部材２０を通してベース一体型金属セラミック複合部材５にメッキ液１１０を下側から接触させるようにしているので、ベース一体型金属セラミック複合部材５の反対面（上側の面）にベース１が一体化されていても、ベース１をメッキ液１１０の液面よりも上側に位置させることができる。しかも、マスキング部材２０を介してベース１はメッキ液１１０とを遮断されるので、ベース１側にメッキ液１１０が接触する可能性はなく、ベース１側にマスキングを施す必要がなくなる。従って、レジスト印刷やラミネート等の工程が不要となり、工程の簡略化が図れる、なお、ベース１にマスキングする必要がないので、ベース１が大きくても、また、フィンが付いていたりして形状が複雑であっても全く問題ない。
【００５５】
また、本装置Ｍ１によれば、マスキング部材２０の開口の大きさを、最終的なパターン上の半田予定箇所に対応したサイズに限定しておくことにより、その限定された領域にだけ部分メッキ（スポットメッキ）を施すことができる。従って、非メッキ部分の半田濡れ性が悪い場合（本例では金属板３がアルミニウム製であるから半田濡れ性が悪い場合に相当する）は、メッキした部分だけに半田を留めることができ、半田の無用な流れを止めることができる。その結果、半田付けする部品（例えばチップ）の位置決めが容易にできるようになる、一方、半田の濡れ過ぎが起こっても、チップ等の位置ずれが起こらず、組立性の向上が図れる。さらにスポットメッキとすることで、電解メッキであるにも拘わらずメッキ膜厚のバラツキが抑制され好ましい。メッキ膜厚のバラツキが抑制されれば、メッキ面に応力が極端に集中することも回避でき好ましい。
【００５６】
このようにベース１側へのメッキ液１１０の回り込みを遮断することを第１目的としたマスキング部材２０で同時に、部分メッキする領域を限定することにより、その他のマスク処理が全く不要となり、メッキ処理の効率化が図れる。つまり、局部的に部分メッキするためにレジスト印刷やラミネート処理などの面倒なマスク処理をする必要がなくなり、安価で生産性が高く半田濡れ性に優れる部分メッキ付き基板（パワーモジュール用部材）を提供することができる。
【００５７】
次に実際のメッキ処理を含めたパターン製造処理の流れの例について述べる。
まず、エッチングまたはミリング等を用い、金属板を所望のパターンとする除去工程によるパターン製造工程が終了したら、表面粗さ低減及びピンホール低減を目的とした表面処理である前処理を行う。前処理としては、液処理（ＨＣｌ／ＨＮＯ₃／ＨＦ）による表面洗浄を行うが、次にバフ研磨により表面改質を行っても良い。
【００５８】
次に、金属板表面の活性化処理を行う。その目的は、金属板がアルミニウムやアルミ合金の場合、表面が酸化し易くメッキが載りにくいため、Ｚｎ２段置換法やＰｄ活性化法等の活性化処理を行い、メッキを載り易くすることが求められるからである。
【００５９】
ここで、Ｚｎ２段置換法の手順は、▲１▼脱脂→▲２▼化学研磨→▲３▼酸洗（硝酸）１→▲４▼Ｚｎ置換１→▲５▼酸洗２→▲６▼Ｚｎ置換２の順に行う。各工程間には水洗工程を挿入する。
【００６０】
以上の活性化処理が終了したら、メッキ処理を行う。メッキは、前述したように電解メッキで行うことが好ましいが、無電解メッキで行ってもよい。
【００６１】
また、メッキはＮｉ、Ａｕ等の単層メッキであっても良いが、生産コスト等の要請により、例えば下層にＮｉ、Ｃｕ等をメッキし、上層にＡｕ、Ｐｄ等をメッキする多層メッキの構成としても良い。さらに、目的により、メッキ層をＳｎ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｎｉ−Ｂ合金、Ｎｉ−Ｐ合金、等の合金メッキ層とすることも好ましい。そして、上述した湿式処理装置Ｍ１を、メッキ層数に応じて並列的に設けることで、多層メッキを容易に実施することができる。
【００６２】
上述のように活性化処理を行う場合、活性化処理を行った部分だけにメッキを付けることができる。従って、ある領域だけに部分メッキをする場合、メッキの段階で領域限定を行っても、活性化処理の段階で領域限定を行っても、つまり、メッキか活性化処理かのいずれかの段階で少なくとも領域限定をすることで、所望の領域の部分メッキを行うことができる。
【００６３】
また目的により、メッキ剥離剤を用いて、はみ出し部のメッキ剥離を行い、ＮａＯＨで表面洗浄し、硫酸で酸洗しても良い。
【００６４】
処理領域の組み合わせとしては下記のものがある。このうち（ａ）（ｂ）の場合は部分メッキができ（○）、（ｃ）の場合は、電解メッキを行うと活性化されていない部分にも不均一なメッキがされてしまうことがあり（×）、無電解メッキを行うと部分メッキができ（○）、（ｄ）の場合は部分メッキができない（×）ことになる。
（ａ）活性化（部分）→電解、無電解メッキ（部分）…○
（ｂ）活性化（全面）→電解、無電解メッキ（部分）…○
（ｃ）活性化（部分）→電解メッキ（全面）…×、無電解メッキ（全面）…○
（ｄ）活性化（全面）→電解、無電解メッキ（全面）…×
【００６５】
ここで、部分処理でなく全面処理を行う（ｂ）と（ｃ）の場合は、図４に示す第２実施形態の湿式処理装置Ｍ２を使用する。図５はこの装置Ｍ２で使用するマスキング部材２０Ｂの平面図である。このマスキング部材２０Ｂでは、メッキ予定箇所に対応した開口２１Ｂが、金属板３の略全面に対応した大きさを有している。この装置Ｍ２によれば、金属板３の略全面に対して前処理、活性化処理あるいはメッキ処理（無電解メッキ）を行うことができる。図では活性化処理を行うため活性化処理液１２０を装填しており、処理槽３０Ｂに循環させるようにしている。
【００６６】
なお、上の説明では、メッキ処理する前段階で、エッチングまたはミリング等を用い金属板を所望のパターンとする、除去工程による製造工程が終了している場合について述べたが、メッキ工程の後で、当該パターン製造のための除去工程を行ってもよい。つまり、メッキ工程と除去工程の順番を入れ替えてもよい。そのようにした場合、ファインパターンへの対応（メッキ部分の直線性確保）が容易となる上、電極取りもしやすくする。この場合も、前記（ａ）〜（ｄ）の組み合わせが可能であり、（ａ）（ｂ）の電解、無電解メッキ、および（ｃ）の無電解メッキの場合で部分メッキができる。
（ａ）活性化（部分）→電解、無電解メッキ（部分）…○
（ｂ）活性化（全面）→電解、無電解メッキ（部分）…○
（ｃ）活性化（部分）→電解メッキ（全面）…×、無電解メッキ（全面）…○
（ｄ）活性化（全面）→電解、無電解メッキ（全面）…×
【００６７】
図６は湿式処理装置Ｍ１〜Ｍ３を３つ並べて準連続処理する場合の設備例を示している。処理の流れ方向の下流部にある装置Ｍ１は、電解メッキを主として行うもの、中間部にある装置Ｍ２は、主にメッキの前処理および活性化処理を行うもの、上流部にある装置Ｍ３は、エッチングを主に行うものである。装置Ｍ１及び装置Ｍ２は先に説明した装置であるから説明は省略する。エッチングを行う装置Ｍ３は、装置Ｍ２と同種のマスキング部材２０Ｂを備えており、循環槽６１に設けられた処理液循環装置６０によりエッチング液１３０の循環供給を行う。また、符号６２を付したのは処理面にエッチング液１３０を吹き付ける噴射管であり、符号６３は噴射孔である。
【００６８】
この設備では、装置Ｍ３、Ｍ２、Ｍ１によってエッチング、メッキ前処理、活性化処理、メッキを順次行うことができるので、作業効率の向上が図れる。また、本明細書においては、図６に示すように、処理槽３０、３０Ｂが、循環槽６１の上面に設けられた場合を例として説明しているが、処理槽３０、３０Ｂの設置場所は、これに限定されるわけではなく、工程上の要請により、循環槽６１の側面または底面に設けることも可能である。
さらに本装置Ｍ３、Ｍ２、Ｍ１は、本実施の形態で説明している金属セラミック複合部材やベース一体型金属セラミック複合部材の処理に限られず、例えば樹脂やガラスの基板上に金属板や金属箔が設けられた、各種の被処理部材の処理に対しても好適に用いることができる。
【００６９】
図７は本発明の第３実施形態の湿式処理装置Ｍの構成を示す断面図である。
例えば、ベース１に多数枚の金属セラミック複合部材４を高温下で接合し室温に冷却すると、熱膨脹の違いに起因してベース１などに反りが発生することがある。反りがあると、マスキング部材の開口の周囲を金属セラミック複合部材４の表面に密着させることが難しくなる。そこで、金属セラミック複合部材４やベース１に反りがあるような場合は、本実施形態の湿式処理装置Ｍ４を使用する。
【００７０】
この装置Ｍ４は、金属板３を下に向けて装置にセットされるベース一体型金属セラミック複合部材５に対してマスキング部材２００の開口２１０の周囲を押圧密着させるための押圧機構２０３を備えている。処理液（例：メッキ液１１０）を流通させる処理槽２３０は、導入口３２及び導出口３３を有する下槽２３１と、隔壁２３５を介してその上側に画成された上槽２３７とを有する。上槽２３７は、隔壁２３５に設けた連通孔２３６を介して下槽２３１と連通しており、上槽２３７と下槽２３１との間で処理液１１０が自由に流通するようになっている。
【００７１】
マスキング部材２００は、上槽２３７の内底部に押圧方向（上下方向）に変位自在に備わっており、バネ等の押圧機構２０３によってベース一体型金属セラミック複合部材５に対して押圧させられる。マスキング部材２００は、比較的軟質な材料よりなる押圧体２０１と、それを背後から支える比較的硬質の材料よりなる支持体２０２との積層構造とされており、支持体２０２と隔壁２３５上に設けられた受部材２２５との間に設置された押圧機構２０３によって上方に付勢されている。
【００７２】
また、ベース１の上側には、槽壁２４１の上端にボルト２４７で締結されることでベース一体型金属セラミック複合部材５を下向きに支える押圧突起２４６付きの押圧カバー２４５が設けられている。この押圧カバー２４５でベース１が支えられた状態で、マスキング部材２００が押圧機構２０３によって金属板３に押し付けられることで、マスキング部材２００の開口２１０の周囲が金属板３に対して密着させられる。その際、マスキング部材２００の押圧体２０１がベース一体型金属セラミック複合部材５側のうねりや反りに追従するので、確実なシール性が確保され、高いマスキング性能を発揮できる。
【００７３】
勿論、ベース一体型金属セラミック複合部材５を下向きに支える押圧突起２４６付きの押圧カバー２４５を、ボルト２４７の締結以外の方法により押圧支持することも可能である。例えば、ボルト２４７に代替して、押圧カバー２４５の背面方向に設けたアクチュエーター、または押圧ロール等により、押圧カバー２４５をベース１に押圧支持する構成とすることも好ましい。
他の要素については、図１の実施形態と同様であるので、同一要素に同符号を付して説明を省略する。
【００７４】
図８に示す第４実施形態の湿式処理装置Ｍ５は、ベースの背面にフィン１１ａがついている場合（フィン付きベース１１）に有効な装置の例である。この装置Ｍ５では、フィン１１ａの高さだけ槽壁２４１が上に延び、フィン１１ａに当たらない高さで押圧カバー２４８が締結されている。また、押圧カバー２４８に設けた押圧凸部２４９でフィン付きベース１１を下向きに支えている。その他は、第３実施形態の湿式処理装置Ｍ３と同じである。
【００７５】
次に実際にメッキ処理した場合の実施例及び比較例について述べる。
＜実施例１＞
▲１▼金属セラミック複合部材試料に対し、前処理および活性化処理として、脱脂→化学研磨（化研）→酸洗１→Ｚｎ置換１→酸洗２→Ｚｎ置換２をこの順に施した。
▲２▼前処理および活性化処理の完了した金属セラミック複合部材試料を、所定のスポット部が開口したマスキング部材へ設置した。
▲３▼前記所定のスポット部にメッキ液を接触させ、スポット電解メッキによるＮｉメッキを行なった。
▲４▼スポット電解メッキ完了後、マスキング部材より金属セラミック複合部材試料を取り出し、所定のスポット部以外のメッキ剥離を行なった。
▲５▼メッキ剥離をおこなった金属セラミック複合部材試料へ、アルカリ水溶液（ＮａＯＨ）による表面洗浄を行った。
▲６▼表面洗浄をおこなった金属セラミック複合部材試料へ、さらに硫酸による酸洗を行って中和し、半田濡れ性の向上を図った。
実施例１における、使用処理液、濃度等については、図９にその内容を記載する。
【００７６】
＜実施例２＞
▲１▼金属セラミック複合部材試料に対し、前処理および活性化処理として、脱脂→化学研磨（化研）→酸洗１→Ｚｎ置換１→酸洗２→Ｚｎ置換２をこの順に施したが、酸先２の完了した金属セラミック複合部材試料を、所定のスポット部が開口したマスキング部材へ設置し、Ｚｎ置換２を無通電のスポット処理で行った。
▲２▼Ｚｎ置換液をメッキ液に交換し、スポット電解メッキによるＮｉメッキを行った。
▲３▼スポット電解メッキ完了後、マスキング部材より金属セラミック複合部材試料を取り出し、所定のスポット部以外のメッキ剥離を行なった。
▲４▼メッキ剥離をおこなった金属セラミック複合部材試料へ、実施例１の▲５▼▲６▼と同様に、アルカリ水溶液による表面洗浄および硫酸による酸洗を行った。
使用処理液、濃度等については、図１０にその内容を記載する。
【００７７】
＜実施例３＞
▲１▼金属セラミック複合部材試料を略全面開口のマスキング部材へ設置した。但し、この略全面開口マスキング部材とは、金属セラミック複合部材試料の金属板の略全面に対応した大きさの開口を有したものである。
▲２▼金属セラミック複合部材試料が設置された略全面開口マスキング部材を、図６にて符号Ｍ２で示した、前処理工程および活性化処理工程を行う湿式処理装置へ載せ、前記試料のベース側が処理液と接触しない状態として、前処理工程および活性化処理工程である、脱脂→化学研磨（化研）→酸洗１→Ｚｎ置換１→酸洗２→Ｚｎ置換２を、この順に施した。このときの処理条件は、実施例１と同様である。
▲３▼前処理および活性化処理の完了した金属セラミック複合部材試料を、略全面開口マスキング部材から外し、今度は、所定のスポット部が開口したマスキング部材へ設置した。
▲３▼マスキング部材へ設置された金属セラミック複合部材試料に対し、実施例１の▲３▼〜▲６▼と同様の処理を行った。
【００７８】
＜実施例４＞
▲１▼金属セラミック複合部材試料と、図６にて符号Ｍ１〜３で示した湿式処理装置とを準備した。
▲２▼金属セラミック複合部材試料を、まず符号Ｍ３のエッチングを行う装置へ載せ所定のエッチング処理を行い、次に符号Ｍ２の、前処理工程および活性化処理工程を行う装置へ載せ所定の処理を行い、さらに符号Ｍ１のメッキ工程を行う装置へ載せ、所定のメッキ処理を連続処理で行った。このときの処理条件は実施例１と同様である。
【００７９】
＜実施例５＞
所定のスポット部にメッキ液を接触させ、スポット電解メッキによりＮｉメッキを行い、そのＮｉメッキの上へ、さらにスポット電解メッキによりＡｕメッキを行なった以外は、実施例１と同様の処理を行い、金属セラミック複合部材試料に対しメッキ処理を実施した。
【００８０】
＜実施例１１〜１５＞
実施例１１〜１５は、金属セラミック複合部材試料として、図８の符号１１で示したようなフィン付きベースを用いたワークを試料とし、上述した実施例１〜実施例５の同条件の試験を行ったものである。
【００８１】
＜比較例１＞
比較例１において、金属セラミック複合部材試料の、非メッキ予定部の金属板にアルカリ剥離ＵＶ硬化型のレジストを印刷し、ＵＶにかけて硬化させ、ベース側はレジストの印刷が難しいためラミネート法でマスキングした後、前処理、活性化処理、無電解メッキ等の処理を行った。手順は以下の通りである。
▲１▼金属セラミック複合部材試料を、金属板側はレジストのスクリーン印刷・ベース側はレジストのラミネートでマスキングする。
▲２▼前記マスキングをＵＶ硬化させた。
▲３▼マスキングされた金属セラミック複合部材試料へ、前処理および活性化処理（脱脂＋化研＋Ｐｄ活性化）を行った。
▲４▼前処理および活性化処理の完了した金属セラミック複合部材試料へ、全面無電解メッキを行った。
▲５▼無電解メッキの完了した金属セラミック複合部材試料を、通炉させて熱処理（雰囲気：大気中、温度１５０℃、時間１５分間）し、メッキの密着性向上を図った。
▲６▼熱処理の完了した金属セラミック複合部材試料を、２５℃、３％ＮａＯＨ水溶液で３分間処理することにより、レジスト剥離を行った。
▲７▼レジスト剥離の後、金属セラミック複合部材試料へ通炉処理（雰囲気：窒素８０％：水素２０％、３８０℃で１０分間）を行った。
使用処理液、濃度等については、図１１にその内容を記載する。
【００８２】
＜比較例２＞
比較例２において、金属セラミック複合部材試料の非メッキ予定部であるベース側を、あえてマスキングせず、他は比較例１と同様の処理を行った。
この結果、金属セラミック複合部材試料のベース側にも、メッキが付いてしまった。
【００８３】
＜比較例３＞
比較例３において、金属セラミック複合部材試料の非メッキ予定部であるベース側を、テフロン（登録商標）製治具に入れてマスキングし、他は比較例１と同様の処理を行った。
【００８４】
＜比較例４＞
比較例４において、比較例１に記載した無電解メッキ工程を電解メッキに変更し、熱処理を省いた以外は、比較例１と同様の処理を行った。
【００８５】
以上、実施例１〜５、実施例１１〜１５、比較例１〜４において、金属セラミック複合部材試料のベース側マスキングの必要性、ベース側に付着したメッキ層のメッキ厚、金属セラミック複合部材試料の金属板上における半田の拡がり易さ、処理工程の連続性の観点より評価した。この評価結果を図１２に記載する。
【００８６】
＜実施例２１＞
実施例２１の試料は、金属セラミック複合部材試料は実施例１と同様のものを用い、前処理工程および活性化処理工程は、金属板の所定のスポット箇所について行い、メッキ工程は全面に無電解メッキを行ったものである。
実施例２１の試料は、前処理および活性化処理（脱脂→化研→酸洗１→Ｚｎ置換１→酸洗２→Ｚｎ置換２）のうち、酸洗２、Ｚｎ置換２をスポットで行った。マスクは、所定の部分メッキしたい箇所のみ開口しているものを使用した。次に、前処理工程および活性化処理工程の完了した金属セラミック複合部材試料全体を、無電解メッキ液に浸漬した。活性化処理されなかった箇所はメッキがされないため、所定箇所のみが部分メッキされた。
使用処理液、濃度等については、図１３にその内容を記載する。
【００８７】
＜実施例２２＞
実施例２２の試料は、実施例２１で得られた金属セラミック複合部材試料へ、さらに、メッキの密着性向上のため熱処理を施したものである。
熱処理条件は、金属セラミック複合部材試料を、通炉させて熱処理（雰囲気Ｈ₂：２０％、＋Ｎ₂：８０％、温度３８０℃、時間１０分間）しメッキの密着性向上を図った。
【００８８】
＜実施例２３＞
実施例２３の試料は、活性化処理としてＺｎの２段置換法に代替してＰｄ活性化法（脱脂→化研→Ｐｄ活性化）とした以外は、実施例２１と同様の処理を行ったものである。使用処理液、濃度等については、図１４にその内容を記載する。尚、Ｐｄ活性化処理時の熱処理条件は、大気雰囲気、温度１５０℃、時間１５分間とした。
【００８９】
＜実施例２４＞
実施例２４の試料は、実施例２３で得られた金属セラミック複合部材試料へ、さらに、メッキの密着性向上のため熱処理を施したものである。
熱処理条件は、金属セラミック複合部材試料を、通炉させて熱処理（雰囲気Ｈ₂：２０％、＋Ｎ₂：８０％、温度３８０℃、時間１０分間）し、メッキの密着性向上を図った。
【００９０】
＜実施例２５＞
実施例２５の試料は、金属セラミック複合部材試料は実施例１と同様のものを用い、前処理工程および活性化処理工程は、金属板の全面について行い、メッキ工程は、金属板の所定のスポット箇所に無電解メッキを行ったものである。使用処理液、濃度等については、実施例２１と同様である。
【００９１】
＜実施例２６＞
実施例２６の試料は、実施例２５で得られた金属セラミック複合部材試料へ、さらに、メッキの密着性向上のため熱処理を施したものである。
熱処理条件は、金属セラミック複合部材試料を、通炉させて熱処理（雰囲気Ｈ₂：２０％、＋Ｎ₂：８０％、温度３８０℃、時間１０分間）し、メッキの密着性向上を図った。
【００９２】
＜実施例３１〜３６＞
実施例３１〜３６は、金属セラミック複合部材試料として、図８の符号１１で示したようなフィン付きベースを用いたワークを試料とし、上述した実施例２１〜実施例２６の同条件の試験を行ったものである。
【００９３】
以上、実施例２１〜２６、実施例３１〜３６において、金属セラミック複合部材試料のベース側マスキングの必要性、ベース側に付着したメッキ層のメッキ厚、処理工程の連続性の観点より評価した。この工程概要、および評価結果の一覧表を図１５に記載する。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、セラミック基板上にパターン製造用の金属板を接合してなる金属セラミック複合部材の前記金属板が接合されている面側に、前記金属板上のメッキ予定箇所に対応した開口を有するマスキング部材を被せて、前記開口の周囲を前記金属セラミック複合部材に密着させることでシールした後、前記メッキ予定箇所にメッキ液を接触させることにより、前記金属板上の前記メッキ予定箇所へメッキを施すことを特徴とする金属セラミック複合部材に対するメッキ方法である。この構成により、本発明に係るメッキ方法では、マスキング部材を通して、金属セラミック複合部材にメッキ液を接触させるようにしているので、金属セラミック複合部材において、金属板が接合されている面の反対面にベースが一体化されている場合であっても、マスキング部材を介してベースをメッキ液とを遮断することができる。従って、ベース側のマスキングが不要であり、レジスト印刷等の工程が不要となる。また、ベース側にはマスキングが不要であるから、ベースが大きくても、また、フィンが付いていたりして形状が複雑であっても全く問題ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の湿式処理装置の断面図である。
【図２】処理対象のベース一体型金属セラミック複合部材の平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図３】本発明の第１実施形態の処理方法において使用するマスキング部材の平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態の湿式処理装置の断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態の処理方法において使用するマスキング部材の平面図である。
【図６】本発明の第３実施形態の処理方法及び装置の説明図（断面図）である。
【図７】本発明の第４実施形態の湿式処理装置の断面図である。
【図８】本発明の第５実施形態の湿式処理装置の断面図である。
【図９】本発明の実施例１に係る、処理工程、使用処理液、濃度等の一覧表である。
【図１０】本発明の実施例２に係る、処理工程、使用処理液、濃度等の一覧表である。
【図１１】本発明の比較例１に係る、処理工程、使用処理液、濃度等の一覧表である。
【図１２】実施例１〜５、実施例１１〜１５、比較例１〜４の評価結果の一覧表である。
【図１３】本発明の実施例２１に係る、処理工程、使用処理液、濃度等の一覧表である。
【図１４】本発明の実施例２３に係る、処理工程、使用処理液、濃度等の一覧表である。
【図１５】実施例２１〜２６、実施例３１〜３６の評価結果の一覧表である。
【符号の説明】
１ ベース
２ セラミック基板
３ 金属板
４ 金属セラミック複合部材
５ ベース一体型金属セラミック複合部材
１０ メッキ予定箇所
１１ フィン付きベース
１１ａ フィン
２０，２０Ｂ マスキング部材
２１，２１Ｂ 開口
３０，３０Ｂ 処理槽
３１ 内部室
３２ 処理液の導入口
３３ 処理液の導出口
３５ 電極
３８ 電源
４０ 処理液循環装置
４１ 処理液循環槽
４２ 導入管（往管）
４３ 循環ポンプ
４５ 排出管（還管）
６０ 循環装置
６１ 循環槽
６２ 噴射管
６３ 噴射孔
１１０ メッキ液
１２０ 処理液（活性化処理液）
１３０ エッチング液
２００ マスキング部材
２０１ 支持材
２０２ 押圧体
２０３ バネ（押圧機構）
２２５ バネ受材
２３０ 処理槽
２３１ 下槽
２３５ 隔壁
２３６ 連通孔
２３７ 上槽
２４１ 槽壁
２４５ 押圧カバー
２４６ 押圧凸部
２４７ ボルト
２４８ 押圧カバー
２４９ 押圧凸部
Ｍ１ 電解メッキ装置（湿式処理装置）
Ｍ２ 前処理・活性化処理装置（湿式処理装置）
Ｍ３ エッチング装置（湿式処理装置）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention mainly relates to a plating method for metal ceramic composite members, a pattern manufacturing method, a wet processing apparatus, and a power module member obtained by these.
[0002]
[Prior art]
As a method of manufacturing a pattern such as a predetermined electronic circuit on the substrate, a metal film having an area covering the entire area of the planned pattern is formed on the substrate, and unnecessary portions of the metal film are removed, There is a method of forming a pattern with the remaining metal film portion. Etching is well known as a method for removing the unnecessary metal film portion in that case. In the case of etching, a mask is generally put on a portion that is not removed by etching. As a masking method, a method of applying a resist film by screen printing is generally known. According to this method, by forming a resist film, it is possible to prevent the etching treatment liquid from coming into contact with a metal portion to be left, and it is possible to etch only a portion where the resist film is not formed (for example, patent Reference 1).
[0003]
On the other hand, in recent years, as a substrate material for a power module that constitutes a power supply circuit of an automobile, etc., a metal plate in which a metal plate having an area covering the entire area of a circuit pattern to be manufactured is integrally joined on a ceramic substrate in advance. A ceramic composite member is manufactured, and then the unnecessary portion of the metal plate joined to the metal ceramic composite member is removed, leaving only the necessary portion, and the power module substrate having the remaining metal plate as a circuit pattern. Has been developed. (For example, refer to Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-63-65653 (page 3)
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 08-259342
[0005]
When this type of power module substrate is manufactured, electronic components such as Si chips are ultimately mounted on the circuit pattern by soldering, so it is necessary to ensure solder wettability. is there. When the circuit pattern is formed of aluminum or an aluminum alloy, the wettability with respect to the solder is poor as it is, and therefore, the Ni plating or the Cu plating for improving the wettability is performed on the part to be soldered. .
[0006]
Here, in general, when plating is applied to a predetermined portion of a metal surface, masking is performed on a portion not to be plated. As a masking method, there is a method of forming a resist film by screen printing, as in the case of the etching described above.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when plating the above-mentioned power module substrate or the like, masking is difficult with the conventional resist method.
[0008]
The first reason is that in recent years, a substrate in which a heat sink base plate, which is a heat radiating member, a heat radiating cooling fin, or the like has been developed as a power module substrate. Since this integrated substrate has a large shape and a complicated shape, the plating efficiency deteriorates if the heat radiating member is plated. Therefore, it is preferable to mask the heat radiating member so as not to be plated. In this case, as a masking method, a conventional liquid resist coating (printing) method or a laminating method for attaching a resist film can be considered. However, when trying to mask the heat radiating member of the integrated substrate by coating or laminating techniques, the shape of the heat radiating member is large and complicated as described above. Masking without omission is difficult. As a result, it leads to plating deposition of unnecessary portions due to inadequate masking and cost increase due to the masking process. Furthermore, since this type of masking requires a removal step later, there are significant disadvantages including this.
[0009]
The second reason relates to plating at a desired location on a circuit pattern such as a power module substrate.
As described above, the circuit pattern formed of aluminum or an aluminum alloy has poor wettability with respect to the solder as it is, and Ni plating or Cu plating for improving wettability may be applied to the soldered portion. Although there is a feature that it is necessary, if this feature is actively used and Ni plating or the like is performed only on a desired portion of the circuit pattern, solder can be placed only on the desired portion. If the solder can be placed only at a desired portion of the circuit pattern, when the electronic component such as a chip is mounted on the circuit pattern, the electronic component is easily and accurately fixed to the desired location by the surface tension of the solder. Techniques can be used.
[0010]
Here, even if it is going to use this method also in the board | substrate for power modules, etc., it is necessary to plate the desired location on the pattern of a circuit.
However, a power module substrate or the like often has a heat radiating member bonded to the back surface, and even if an attempt is made to screen-print a resist on a circuit pattern, it is difficult for the heat radiating member to get in the way. Furthermore, since the heat dissipation member is larger in size than the substrate and has warpage, the substrate and the circuit pattern bonded to the heat dissipation member are also warped in the same manner, so that resist screen printing becomes more difficult.
[0011]
Therefore, it is conceivable to laminate a resist film. However, lamination with a normal laminator is difficult because the heat dissipating member becomes an obstacle. In the end, it is necessary to manually apply a resist on the circuit pattern, which causes a significant increase in man-hours.
[0012]
In consideration of the above circumstances, the present invention can eliminate the need for masking a metal ceramic composite member with a liquid resist or a film-like resist, thereby eliminating the hassle of plating and enabling an efficient plating process. Plating method for metal ceramic composite member, pattern manufacturing method for metal ceramic composite member using the plating method, wet processing apparatus used directly for carrying out these methods, and plating method and / or pattern manufacturing It aims at providing the member for power modules which can be manufactured by the method.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, after a masking member having a predetermined opening is brought into close contact with a metal ceramic composite member formed by joining a metal plate on a ceramic substrate, the metal ceramic composite member corresponding to the opening is formed. A plating method for a metal ceramic composite member, wherein plating is performed by bringing a plating solution into contact with a predetermined portion.
[0014]
In this plating method, since the plating solution is brought into contact with the metal ceramic composite member through the masking member, in the metal ceramic composite member, for example, the heat radiating member is integrated on the opposite surface of the surface to which the metal plate is bonded. Even if it is the case, the base can be blocked from the plating solution via the masking member. Therefore, masking on the base side is unnecessary and a process such as resist printing is not necessary. Further, since masking is not required on the base side, there is no problem even if the base is large or the shape is complicated due to fins.
[0015]
The invention of claim 2
After the masking member is brought into close contact with the metal ceramic composite member, an activation treatment liquid is first brought into contact with a predetermined portion of the metal ceramic composite member corresponding to the opening, and then a plating solution is brought into contact therewith. The plating method for a metal ceramic composite member according to claim 1, wherein the plating is performed by:
[0016]
For example, when the metal plate is aluminum or an aluminum alloy, the surface is less likely to be activated because it is easily oxidized, and direct plating is difficult to perform. Therefore, as activation processing, for example, Zn two-step replacement or Pd activation treatment (Details will be described later). Therefore, it is preferable to perform an activation process in advance on a predetermined plating scheduled place before plating.
[0017]
According to the invention of claim 3, after a masking member having a predetermined opening is brought into close contact with a metal ceramic composite member formed by joining a metal plate on a ceramic substrate, the metal ceramic composite member corresponding to the opening is formed. The predetermined part is brought into contact with the activation treatment liquid, and then the masking member is removed,
Next, after the masking member having an opening corresponding to the substantially entire surface of the metal plate is brought into close contact with the metal ceramic composite member, the plating solution is brought into contact with the substantially entire surface of the metal plate corresponding to the opening. By this, the plating method for the metal ceramic composite member is performed.
[0018]
As described above, in the case where the metal plate is aluminum or an aluminum alloy, it is preferable to perform an activation process in advance by, for example, Zn two-stage replacement or Pd activation process. Here, taking advantage of the properties of aluminum or an alloy of aluminum, after activating only the portion to be plated, even if the plating solution is brought into contact with almost the entire surface of the metal plate, only the treated portion is plated. Can be attached. Therefore, when partial plating is performed only on a predetermined portion to be plated, a desired plating region can be determined at the stage of activation processing.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, a masking member having an opening corresponding to substantially the entire surface of the metal plate is adhered to a metal ceramic composite member formed by bonding a metal plate on a ceramic substrate, and then the opening corresponds to the opening. To contact the activation treatment liquid over substantially the entire surface of the metal plate, and then remove the masking member,
Next, after a masking member having a predetermined opening is brought into close contact with the metal ceramic composite member, plating is performed by bringing a plating solution into contact with a predetermined portion of the metal ceramic member corresponding to the opening. This is a plating method for a metal ceramic composite member.
[0020]
As described above, in the case where the metal plate is aluminum or an aluminum alloy, it is preferable to perform activation treatment such as Zn two-stage replacement or Pd activation treatment in advance. Therefore, the activation process is performed on substantially the entire surface of the metal plate, and thereafter, the plating solution is brought into contact with only a predetermined portion to be plated, thereby limiting the region at the plating stage, thereby partially plating the desired region. It can be performed.
[0021]
The invention according to claim 5 is the plating method for the metal ceramic composite member according to any one of claims 1 to 4, wherein the predetermined portion is a limited region on the metal plate.
[0022]
According to this plating method, partial plating (spot plating) can be performed only on a limited area on the metal plate. Therefore, when the solder wettability of the non-plated portion is poor, it is possible to keep the solder only on the plated portion and stop the unnecessary flow of solder. As a result, it becomes possible to easily position a component (for example, a chip) to be soldered, and the assemblability can be improved.
[0023]
In addition, the masking member whose primary purpose is to block the plating solution from flowing into the base side can simultaneously limit the area for partial plating, so that no other mask processing is required and the efficiency of the plating process is reduced. Can be achieved. That is, it is not necessary to perform troublesome mask processing such as resist printing or laminating treatment for partial plating locally, and it is possible to provide a substrate with partial plating that is inexpensive, has high productivity, and is excellent in solder wettability.
[0024]
Invention of Claim 6 is the plating method with respect to the metal ceramic composite member in any one of Claims 1-5,
Before performing the plating method according to any one of claims 1 to 5 on the metal ceramic composite member, a pretreatment for improving the adhesion of the plating is performed on the surface of the metal plate. This is a plating method for a metal ceramic composite member.
[0025]
When plating is poor due to the crystal state of the surface of the metal plate bonded on the ceramic substrate, surface cleaning or polishing treatment is performed as a pretreatment. For example, when the metal plate is aluminum, the Zn deposition state varies depending on the aluminum crystal grains and the plating adhesion may deteriorate, so pretreatment that disturbs the crystallinity by performing acid cleaning, physical polishing or shot peening, etc. Thus, the plating can be improved.
[0026]
The invention of claim 7 is a plating method for a metal ceramic composite member according to any one of claims 1 to 6,
The metal ceramic composite member is a plating method for a metal ceramic composite member, wherein the metal plate is joined to one surface of the ceramic substrate and a heat dissipation member is joined to the other surface. .
[0027]
Thus, when the base for heat dissipation is integrally joined to the back surface of the metal ceramic composite member, the usefulness of the present invention is exhibited.
[0028]
The invention according to claim 8 is the method for plating a metal ceramic composite member according to any one of claims 1 to 7, wherein the metal plate is made of aluminum, copper, an alloy of aluminum, or an alloy of copper. .
[0029]
The invention according to claim 9 is characterized in that at least one kind of plating selected from Ni, Au, Cu, Ag, Pd, Sn or an alloy thereof is performed as the plating. It is the plating method with respect to the metal ceramic composite member of description.
[0030]
A tenth aspect of the present invention is the plating method for a metal ceramic composite member according to any one of the first to ninth aspects, wherein the plating is performed by electrolytic plating and / or electroless plating.
[0031]
The invention of claim 11 includes a step of removing unnecessary portions of the metal plate to make the metal plate a desired pattern before performing the plating method according to any of claims 1 to 10. A pattern manufacturing method for a metal ceramic composite member.
[0032]
The invention of claim 12 includes a step of removing an unnecessary portion of the metal plate and making the metal plate into a desired pattern after the plating method according to any one of claims 1 to 10 is carried out. The pattern manufacturing method for the metal ceramic composite member.
[0033]
As a pattern manufacturing procedure, as in the invention of claim 11, first, a removal process by etching, milling or the like is performed to remove unnecessary portions of the metal plate, and then the pattern is plated. Alternatively, as in the invention of claim 12, a pattern may be produced by performing plating first and then performing a removal process by etching, milling, etc. to remove unnecessary portions of the metal plate. Good.
[0034]
According to a thirteenth aspect of the present invention, a pretreatment and / or an activation treatment and / or a plating treatment and / or the metal plate for improving the adhesion of plating to the metal plate of the member to be treated having a metal plate. Is a wet processing apparatus for performing an etching process with a desired pattern,
A masking member having an opening corresponding to the portion to be treated;
A treatment tank is provided in which the treatment liquid is brought into contact with a portion to be treated of the member to be treated by securing the space through which the treatment liquid flows with the masking member as a part of the wall. Is a wet processing apparatus.
[0035]
In this wet processing apparatus, for example, in a member to be processed having a metal plate such as the above-mentioned metal ceramic composite member, pretreatment and / or activity for improving the adhesion of plating to the metal plate of the member to be processed And / or plating treatment and / or etching treatment with a metal plate as a desired pattern can be performed. In either case, the masking member is brought into close contact with the joining surface side of the metal plate of the member to be processed, which is a workpiece, and set in the apparatus.
When processing liquid (plating liquid, activation processing liquid, etc.) is circulated in the processing tank in this state, the processing liquid comes into contact with the member to be processed through the masking member that also serves as a part of the wall of the processing tank. A pretreatment and / or an activation treatment and / or a plating treatment and / or a removal treatment for changing the metal plate into a desired pattern are performed. If desired, a member to be processed, which is a workpiece, may be set on the apparatus sideways or upward.
[0036]
14. The wet processing apparatus according to claim 13, wherein the processing solution is a plating solution, and the processing tank is provided with an electrode for performing electrolytic plating on the metal plate. It is.
[0037]
According to this wet processing apparatus, electrolytic plating can be performed on a member to be processed. Further, if no electrode is used, plating pretreatment, electroless plating, and the like can be performed.
[0038]
The invention of claim 15
15. The wet processing apparatus according to claim 13, further comprising a pressing mechanism for pressing and adhering the periphery of the opening of the masking member to the member to be processed.
[0039]
When the member to be processed and the base are warped, it may be difficult to bring the periphery of the opening of the masking member into close contact with the surface of the member to be processed. In such a case, in the apparatus of the present invention, the periphery of the opening of the masking member can be pressed and adhered to the member to be processed by the pressing mechanism, so that a reliable sealing property can be ensured and high masking performance is achieved. Can demonstrate.
[0040]
In the invention of claim 16, the opening formed in the masking member has a size corresponding to substantially the entire surface of the metal plate, or a size corresponding to a limited region on the metal plate. The wet processing apparatus according to claim 13, wherein the wet processing apparatus is provided.
[0041]
According to this apparatus, the pretreatment and / or the activation treatment and / or the plating treatment and / or the removal of the metal plate in a desired pattern is performed on substantially the entire surface of the metal plate or a limited area on the metal plate. A process can be performed.
[0042]
A seventeenth aspect of the present invention is a metal ceramic composite member for a power module, which is manufactured by using the plating method or the pattern manufacturing method according to any one of the first to twelfth aspects.
[0043]
A power module member according to a seventeenth aspect of the invention is manufactured from a metal ceramic composite member or a metal ceramic composite member integrally having a base by using the plating method or the pattern manufacturing method according to any one of the first to twelfth aspects. It is characterized by being made.
[0044]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view of a wet processing apparatus according to the first embodiment, FIG. 2 is a configuration diagram of a base-integrated metal ceramic composite member that is a workpiece to be processed, and FIG. 3 is a plan view of a masking member.
[0045]
As shown in FIG. 2, the base-integrated metal ceramic composite member 5 includes a plate-like base 1, a ceramic substrate 2 bonded on the base 1, and a metal plate 3 bonded on the ceramic substrate 2. It consists of Here, a plurality of metal ceramic composite members 4 made of a ceramic substrate 2 and a metal plate 3 are placed on one base 1. The figure shows a simplified state in which a pattern has already been manufactured by etching. A portion indicated by a dotted line is a predetermined plating location 10 to be manufactured on the pattern.
[0046]
The wet processing apparatus M1 of FIG. 1 is for performing a pre-plating process and / or an activation process and / or a plating process on the metal plate 3 of the base-integrated metal ceramic composite member 5, and a masking member. 20, a treatment tank 30, a treatment liquid circulation device 40, and an electrode 35.
[0047]
As shown in the plan view of FIG. 3, the masking member 20 has a predetermined plating location 10 (FIG. 2) on the metal plate 3 of the base-integrated metal ceramic composite member 5 set with the metal plate 3 facing downward. 2), the non-processed portion on the joint surface side is masked by bringing it into close contact with the joint surface side of the metal plate 3 of the base-integrated metal ceramic composite member 5. In the embodiment, a frame shape is used.
[0048]
The processing tank 30 uses the masking member 20 as a ceiling wall, and secures a sealed space 31 in which a processing liquid (for example, the plating liquid 110) circulates below the masking member 20, thereby allowing the base-integrated metal ceramic composite member to pass through the masking member 20. 5 has a treatment liquid inlet 32 at one end and a treatment liquid outlet 33 at the other end.
[0049]
The treatment liquid circulation device 40 circulates the treatment liquid from the outside in the treatment tank 30, and introduces the circulation tank 41 that stores the treatment liquid and the treatment liquid in the circulation tank 41 to the introduction port 32 of the treatment tank 30. The pipe 42, a circulation pump 43 provided in the middle of the introduction pipe 42, and a lead-out pipe 45 that guides the processing liquid coming out from the outlet 33 to the circulation tank 41, are disposed horizontally above the circulation tank 41. 30 is arranged.
[0050]
Here, the material of each element will be described. The base 1 is made of a metal such as aluminum or copper having high thermal conductivity and high mechanical strength, or a metal ceramic composite material. The ceramic substrate 2 is made of aluminum nitride having high electrical resistance and high thermal conductivity, low cost alumina, high strength silicon nitride, silicon carbide, or the like. The metal plate 3 is made of aluminum, aluminum alloy, copper or copper alloy having high conductivity. In this embodiment, a case where aluminum is used in order to expect a solder flow prevention function will be described as an example. Further, as the masking member 20, rubber or plastic having high chemical resistance can be used. In particular, silicon rubber, fluororubber, polypropylene, Teflon (registered trademark), or the like can be used.
[0051]
The electrode 35 is provided at a position facing the metal plate 3 in the treatment tank 30. The electrode 35 is used to perform electrolytic plating on the metal plate 3 by connecting the metal plate 3 to the power source 38 as the other electrode in a pair, and the electrode material is the same type of metal as the applied plating. Is used.
[0052]
In addition, according to the wet processing apparatus M1, it is possible to perform pretreatment and / or activation treatment and / or plating treatment of plating. In either case, the base-integrated metal ceramic composite member 5 as a workpiece is set in the apparatus M1 with the base 1 facing up and the joining surface side of the metal plate 3 facing down, and the masking member 20 is mounted on the base-integrated metal. The periphery of the opening 21 of the masking member 20 is sealed by securely bringing the ceramic composite member 5 into close contact with the joining surface side of the metal plate 3. In this state, the processing liquid (plating liquid, activation processing liquid, etc.) is circulated to the processing tank 30, and the processing liquid is supplied to the base-integrated metal ceramic composite member 5 through the masking member 20 that also serves as the ceiling wall of the processing tank 30. By making contact from the lower side, plating pretreatment and / or activation treatment and / or plating treatment are performed. If an electrode is not required when processing other than electroplating is performed, it is easy to remove it.
[0053]
When the plating process is performed, the plating solution 110 is loaded into the circulation tank 41 as a processing solution. When electrolytic plating is performed, electricity is supplied to the electrode 35 along with the circulation of the plating solution 110. By doing so, it is possible to perform plating on the planned plating location on the metal plate 3 while bringing the plating solution 110 into contact with the base-integrated metal ceramic composite member 5 through the masking member 20 from below. Here, when electrolytic plating is employed and Ni plating is selected, the solder wettability of the plated surface can be improved as compared with the case of electroless plating.
[0054]
Thus, since the plating solution 110 is brought into contact with the base-integrated metal ceramic composite member 5 from the lower side through the masking member 20, the base is placed on the opposite surface (upper surface) of the base-integrated metal ceramic composite member 5. Even if 1 is integrated, the base 1 can be positioned above the surface of the plating solution 110. Moreover, since the base 1 is blocked from the plating solution 110 through the masking member 20, there is no possibility that the plating solution 110 contacts the base 1 side, and it is not necessary to mask the base 1 side. Therefore, processes such as resist printing and laminating are not required, and the process can be simplified. Since there is no need to mask the base 1, the shape can be increased even if the base 1 is large or fins are attached. There is no problem even if it is complicated.
[0055]
Further, according to the present apparatus M1, the size of the opening of the masking member 20 is limited to the size corresponding to the planned solder location on the final pattern, so that the partial plating ( Spot plating). Therefore, when the solder wettability of the non-plated part is poor (in this example, the metal plate 3 is made of aluminum, which corresponds to the case of poor solder wettability), the solder can be secured only to the plated part. Can stop the unnecessary flow of As a result, it is possible to easily position a component (for example, a chip) to be soldered. On the other hand, even if the solder is too wet, the position of the chip or the like does not occur and the assemblability can be improved. Further, spot plating is preferable because variations in the plating film thickness are suppressed despite electroplating. If variation in the plating film thickness is suppressed, it is preferable that stress can be prevented from being concentrated on the plating surface.
[0056]
In this way, by limiting the region to be partially plated with the masking member 20 whose first purpose is to block the plating solution 110 from flowing to the base 1 side, no other masking process is required, and the plating process is completely eliminated. Efficiency. In other words, there is no need for troublesome mask processing such as resist printing or laminating treatment for partial plating locally, and a low-cost, highly productive substrate with excellent solder wettability (power module member) is provided. can do.
[0057]
Next, an example of the flow of pattern manufacturing processing including actual plating processing will be described.
First, when the pattern manufacturing process by the removal process which makes a metal plate into a desired pattern is completed using etching or milling, a pretreatment that is a surface treatment for the purpose of reducing surface roughness and pinholes is performed. As pretreatment, liquid treatment (HCl / HNO _Three / HF), the surface may be modified by buffing.
[0058]
Next, the activation process of the metal plate surface is performed. The purpose is that when the metal plate is aluminum or an aluminum alloy, the surface is easy to oxidize and the plating is difficult to be placed on. Therefore, activation treatment such as a Zn two-step replacement method or a Pd activation method is required to make the plating easy to place. Because it is.
[0059]
Here, the procedure of the Zn two-stage replacement method is as follows: (1) Degreasing → (2) Chemical polishing → (3) Pickling (nitric acid) 1 → (4) Zn replacement 1 → (5) Pickling 2 → (6) Zn Perform in order of replacement 2. A water washing step is inserted between each step.
[0060]
When the above activation process is completed, a plating process is performed. Plating is preferably performed by electrolytic plating as described above, but may be performed by electroless plating.
[0061]
The plating may be a single layer plating of Ni, Au, etc., but according to the demand of production cost, for example, a multilayer plating configuration in which Ni, Cu, etc. are plated on the lower layer and Au, Pd, etc. are plated on the upper layer It is also good. Furthermore, it is also preferable that the plating layer is an alloy plating layer such as a Sn—Zn alloy, a Cu—Sn alloy, a Ni—B alloy, a Ni—P alloy or the like depending on the purpose. And multi-layer plating can be easily implemented by providing the wet processing apparatus M1 mentioned above in parallel according to the number of plating layers.
[0062]
When the activation process is performed as described above, it is possible to apply plating only to the portion where the activation process has been performed. Therefore, when partial plating is performed only on a certain area, the area is limited at the stage of plating or the area is limited at the stage of activation, that is, at any stage of plating or activation. By limiting the region at least, partial plating of a desired region can be performed.
[0063]
Further, depending on the purpose, plating exfoliation may be performed using a plating remover, and the surface may be washed with NaOH and pickled with sulfuric acid.
[0064]
There are the following combinations of processing areas. Of these, (a) and (b) can be partially plated (◯), and in case of (c), non-activated plating may be applied even to the non-activated portion when electrolytic plating is performed. When (x), electroless plating is performed, partial plating can be performed (◯), and in the case of (d), partial plating cannot be performed (×).
(A) Activation (part) → electrolysis, electroless plating (part) ... ○
(B) Activation (entire surface) → electrolysis, electroless plating (part) ... ○
(C) Activation (partial) → electrolytic plating (entire surface) ... ×, electroless plating (entire surface) ... ○
(D) Activation (entire surface) → electrolysis, electroless plating (entire surface) ... ×
[0065]
Here, in the case of (b) and (c) where the entire surface processing is performed instead of the partial processing, the wet processing apparatus M2 of the second embodiment shown in FIG. 4 is used. FIG. 5 is a plan view of the masking member 20B used in the apparatus M2. In the masking member 20 </ b> B, the opening 21 </ b> B corresponding to the planned plating location has a size corresponding to substantially the entire surface of the metal plate 3. According to this apparatus M2, pretreatment, activation treatment, or plating treatment (electroless plating) can be performed on substantially the entire surface of the metal plate 3. In the figure, an activation treatment liquid 120 is loaded to perform the activation treatment and is circulated to the treatment tank 30B.
[0066]
In the above description, the case where the manufacturing process by the removal process, in which the metal plate is formed into a desired pattern using etching or milling, is completed before the plating process has been described. A removal step for manufacturing the pattern may be performed. That is, the order of the plating process and the removal process may be interchanged. In such a case, it becomes easy to handle the fine pattern (to ensure the linearity of the plated portion) and to easily take the electrode. Also in this case, the combinations (a) to (d) are possible, and partial plating can be performed in the cases of (a) and (b) electrolysis, electroless plating, and (c) electroless plating.
(A) Activation (part) → electrolysis, electroless plating (part) ... ○
(B) Activation (entire surface) → electrolysis, electroless plating (part) ... ○
(C) Activation (partial) → electrolytic plating (entire surface) ... ×, electroless plating (entire surface) ... ○
(D) Activation (entire surface) → electrolysis, electroless plating (entire surface) ... ×
[0067]
FIG. 6 shows an example of equipment when three wet processing apparatuses M1 to M3 are arranged side by side and processed semi-continuously. The apparatus M1 in the downstream part in the process flow direction is mainly used for electrolytic plating, the apparatus M2 in the intermediate part is mainly used for pretreatment and activation of plating, and the apparatus M3 in the upstream part is Etching is mainly performed. Since the devices M1 and M2 are the devices described above, description thereof will be omitted. The etching apparatus M3 includes a masking member 20B of the same type as that of the apparatus M2. The etching liquid 130 is circulated and supplied by the processing liquid circulation device 60 provided in the circulation tank 61. Reference numeral 62 denotes an injection tube for spraying the etching solution 130 on the processing surface, and reference numeral 63 denotes an injection hole.
[0068]
In this facility, etching, pre-plating treatment, activation treatment, and plating can be sequentially performed by the devices M3, M2, and M1, so that work efficiency can be improved. Moreover, in this specification, as shown in FIG. 6, although the case where the processing tanks 30 and 30B are provided in the upper surface of the circulation tank 61 is demonstrated as an example, the installation place of the processing tanks 30 and 30B is However, the present invention is not limited to this, and it may be provided on the side surface or the bottom surface of the circulation tank 61 depending on the process requirements.
Further, the apparatuses M3, M2, and M1 are not limited to the processing of the metal ceramic composite member and the base-integrated metal ceramic composite member described in the present embodiment. For example, a metal plate or a metal foil on a resin or glass substrate is used. Can be suitably used for the treatment of various kinds of members to be treated.
[0069]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a wet processing apparatus M according to a third embodiment of the present invention.
For example, when a large number of metal ceramic composite members 4 are joined to the base 1 at a high temperature and cooled to room temperature, the base 1 may be warped due to a difference in thermal expansion. When there is a warp, it becomes difficult to bring the periphery of the opening of the masking member into close contact with the surface of the metal ceramic composite member 4. Therefore, when the metal ceramic composite member 4 and the base 1 are warped, the wet processing apparatus M4 of this embodiment is used.
[0070]
The apparatus M4 includes a pressing mechanism 203 for pressing and adhering the periphery of the opening 210 of the masking member 200 to the base-integrated metal ceramic composite member 5 set in the apparatus with the metal plate 3 facing downward. . The processing tank 230 in which the processing liquid (for example, the plating liquid 110) is circulated includes a lower tank 231 having an inlet 32 and an outlet 33, and an upper tank 237 defined on the upper side through a partition wall 235. The upper tank 237 communicates with the lower tank 231 through a communication hole 236 provided in the partition wall 235 so that the processing liquid 110 can freely flow between the upper tank 237 and the lower tank 231.
[0071]
The masking member 200 is provided at the inner bottom portion of the upper tank 237 so as to be displaceable in the pressing direction (vertical direction), and is pressed against the base-integrated metal ceramic composite member 5 by a pressing mechanism 203 such as a spring. The masking member 200 has a laminated structure of a pressing body 201 made of a relatively soft material and a support body 202 made of a relatively hard material that supports the pressing body 201 from behind, and is provided on the support body 202 and the partition wall 235. The pressing mechanism 203 installed between the receiving member 225 and the receiving member 225 is urged upward.
[0072]
Further, on the upper side of the base 1, there is provided a pressing cover 245 with a pressing protrusion 246 that supports the base-integrated metal ceramic composite member 5 downward by being fastened to the upper end of the tank wall 241 with a bolt 247. With the base 1 supported by the pressing cover 245, the masking member 200 is pressed against the metal plate 3 by the pressing mechanism 203, so that the periphery of the opening 210 of the masking member 200 is brought into close contact with the metal plate 3. At that time, since the pressing body 201 of the masking member 200 follows the undulation and warpage on the base-integrated metal ceramic composite member 5 side, a reliable sealing property is ensured and high masking performance can be exhibited.
[0073]
Of course, the pressing cover 245 with the pressing protrusion 246 that supports the base-integrated metal ceramic composite member 5 downward can be pressed and supported by a method other than fastening of the bolt 247. For example, instead of the bolt 247, it is also preferable that the pressure cover 245 be pressed and supported on the base 1 by an actuator provided in the back surface direction of the pressure cover 245 or a pressure roll.
Other elements are the same as those in the embodiment of FIG. 1, and therefore, the same elements are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0074]
The wet processing apparatus M5 of the fourth embodiment shown in FIG. 8 is an example of an apparatus that is effective when the fins 11a are attached to the back surface of the base (base 11 with fins). In this device M5, the tank wall 241 extends upward by the height of the fin 11a, and the pressing cover 248 is fastened at a height that does not hit the fin 11a. In addition, the finned base 11 is supported downward by a pressing convex portion 249 provided on the pressing cover 248. Others are the same as the wet processing apparatus M3 of 3rd Embodiment.
[0075]
Next, examples and comparative examples when the plating process is actually performed will be described.
<Example 1>
(1) The metal ceramic composite member sample was subjected to degreasing → chemical polishing (chemical research) → pickling 1 → Zn substitution 1 → pickling 2 → Zn substitution 2 in this order as pretreatment and activation treatment.
(2) The metal ceramic composite member sample that had been pretreated and activated was placed on a masking member having a predetermined spot portion opened.
(3) A plating solution was brought into contact with the predetermined spot portion, and Ni plating by spot electrolytic plating was performed.
(4) After the completion of spot electroplating, a metal ceramic composite member sample was taken out from the masking member, and the plating was peeled off other than the predetermined spot portion.
(5) The surface of the metal ceramic composite member sample from which the plating was peeled was washed with an alkaline aqueous solution (NaOH).
{Circle around (6)} The surface of the metal ceramic composite member sample was neutralized by further pickling with sulfuric acid to improve solder wettability.
The contents of the processing solution used, concentration, etc. in Example 1 are shown in FIG.
[0076]
<Example 2>
(1) The metal ceramic composite member sample was subjected to degreasing → chemical polishing (chemical research) → pickling 1 → Zn substitution 1 → pickling 2 → Zn substitution 2 in this order as pretreatment and activation treatment. The metal ceramic composite member sample in which the acid tip 2 was completed was placed on a masking member having a predetermined spot portion opened, and Zn substitution 2 was performed by a non-energized spot treatment.
(2) The Zn replacement solution was replaced with a plating solution, and Ni plating was performed by spot electrolytic plating.
(3) After the completion of spot electroplating, a metal ceramic composite member sample was taken out from the masking member, and the plating was removed except for the predetermined spot portion.
(4) The surface of the metal ceramic composite member from which plating was peeled was subjected to surface cleaning with an aqueous alkali solution and pickling with sulfuric acid in the same manner as in (5) to (6) of Example 1.
The contents of the processing solution used, concentration, etc. are shown in FIG.
[0077]
<Example 3>
(1) A metal ceramic composite member sample was placed on a masking member having a substantially full surface opening. However, the substantially entire surface opening masking member has an opening having a size corresponding to substantially the entire surface of the metal plate of the metal ceramic composite member sample.
(2) The substantially whole surface opening masking member on which the metal ceramic composite member sample is installed is mounted on a wet processing apparatus for performing a pretreatment process and an activation treatment process indicated by reference numeral M2 in FIG. As a state not in contact with the treatment liquid, the pretreatment step and the activation treatment step, which were degreasing → chemical polishing (chemical research) → pickling 1 → Zn substitution 1 → pickling 2 → Zn substitution 2, were performed in this order. The processing conditions at this time are the same as in the first embodiment.
(3) The metal ceramic composite member sample that had been subjected to the pretreatment and the activation treatment was removed from the substantially whole surface opening masking member, and this time, it was placed on the masking member having a predetermined spot portion opened.
(3) The same processing as in (3) to (6) of Example 1 was performed on the metal ceramic composite member sample placed on the masking member.
[0078]
<Example 4>
(1) A metal ceramic composite member sample and a wet processing apparatus indicated by reference numerals M1 to M3 in FIG. 6 were prepared.
(2) The metal ceramic composite member sample is first placed on the apparatus for performing the etching of the symbol M3 and subjected to a predetermined etching process, and then it is mounted on the apparatus for performing the pretreatment process and the activation process of the numeral M2, and the predetermined processing is performed. Then, it was mounted on an apparatus for performing a plating process of reference numeral M1, and a predetermined plating process was performed in a continuous process. The processing conditions at this time are the same as in the first embodiment.
[0079]
<Example 5>
A plating solution is brought into contact with a predetermined spot portion, Ni plating is performed by spot electrolytic plating, and the same treatment as in Example 1 is performed except that Au plating is further performed by spot electrolytic plating on the Ni plating, The metal ceramic composite member sample was plated.
[0080]
<Examples 11 to 15>
In Examples 11 to 15, as a metal ceramic composite member sample, a work using a finned base as shown by reference numeral 11 in FIG. 8 was used as a sample, and the test under the same conditions of Examples 1 to 5 described above was performed. It is what I did.
[0081]
<Comparative Example 1>
In Comparative Example 1, an alkali-peeling UV curable resist was printed on the metal plate of the metal ceramic composite member sample to be unplated and cured by UV, and the base side was masked by a laminate method because it was difficult to print the resist. Thereafter, pretreatment, activation treatment, electroless plating, and the like were performed. The procedure is as follows.
(1) The metal ceramic composite member sample is masked by resist screen printing on the metal plate side and resist laminate on the base side.
(2) The masking was UV cured.
(3) The masked metal ceramic composite member sample was pretreated and activated (degreasing + chemical polishing + Pd activation).
(4) Whole surface electroless plating was performed on the metal ceramic composite member sample that had been pretreated and activated.
(5) The metal ceramic composite member sample that had been electrolessly plated was passed through a furnace and heat treated (atmosphere: air, temperature 150 ° C., time 15 minutes) to improve the adhesion of the plating.
{Circle around (6)} The resist was removed by treating the metal ceramic composite member sample that had been heat-treated with a 3% NaOH aqueous solution at 25 ° C. for 3 minutes.
(7) After removing the resist, the metal ceramic composite member sample was subjected to a furnace treatment (atmosphere: nitrogen 80%: hydrogen 20%, at 380 ° C. for 10 minutes).
The contents of the processing solution used, concentration, etc. are shown in FIG.
[0082]
<Comparative example 2>
In Comparative Example 2, the same processing as in Comparative Example 1 was performed except that the base side, which is a non-plating scheduled portion of the metal ceramic composite member sample, was not masked.
As a result, the metal ceramic composite member sample was also plated on the base side.
[0083]
<Comparative Example 3>
In Comparative Example 3, the base side, which is a non-plated portion of the metal ceramic composite member sample, was masked by placing it in a Teflon (registered trademark) jig, and the other processes were performed in the same manner as in Comparative Example 1.
[0084]
<Comparative Example 4>
In Comparative Example 4, the same treatment as Comparative Example 1 was performed except that the electroless plating process described in Comparative Example 1 was changed to electrolytic plating and the heat treatment was omitted.
[0085]
As described above, in Examples 1 to 5, Examples 11 to 15, and Comparative Examples 1 to 4, the necessity of base side masking of the metal ceramic composite member sample, the plating thickness of the plating layer attached to the base side, the metal ceramic composite member sample Evaluation was made from the viewpoint of the ease of spreading of the solder on the metal plate and the continuity of the processing steps. The evaluation results are shown in FIG.
[0086]
<Example 21>
The sample of Example 21 uses the same metal ceramic composite member sample as that of Example 1, the pretreatment step and the activation treatment step are performed on predetermined spot portions of the metal plate, and the plating step is electroless over the entire surface. It has been plated.
As for the sample of Example 21, pickling 2 and Zn substitution 2 were performed by spot in pretreatment and activation treatment (degreasing → chemical polishing → pickling 1 → Zn substitution 1 → pickling 2 → Zn substitution 2). . A mask having an opening only at a portion where a predetermined partial plating is desired was used. Next, the entire metal ceramic composite member sample that had been subjected to the pretreatment step and the activation treatment step was immersed in an electroless plating solution. Since the portions that were not activated were not plated, only predetermined portions were partially plated.
The contents of the processing solution used, concentration, etc. are shown in FIG.
[0087]
<Example 22>
In the sample of Example 22, the metal ceramic composite member sample obtained in Example 21 was further subjected to heat treatment to improve plating adhesion.
The heat treatment conditions were as follows: a metal ceramic composite member sample was passed through a furnace and heat treated (atmosphere H ₂ : 20%, + N ₂ : 80%, temperature 380 ° C., time 10 minutes) to improve the adhesion of the plating.
[0088]
<Example 23>
The sample of Example 23 was treated in the same manner as in Example 21, except that the Pd activation method (degreasing → chemical research → Pd activation) was used instead of the two-stage Zn replacement method as the activation treatment. Is. The contents of the processing solution used, concentration, etc. are shown in FIG. The heat treatment conditions during the Pd activation treatment were an air atmosphere, a temperature of 150 ° C., and a time of 15 minutes.
[0089]
<Example 24>
In the sample of Example 24, the metal ceramic composite member sample obtained in Example 23 was further subjected to heat treatment for improving the adhesion of plating.
The heat treatment conditions were as follows: a metal ceramic composite member sample was passed through a furnace and heat treated (atmosphere H ₂ : 20%, + N ₂ : 80%, temperature 380 ° C., time 10 minutes) to improve the adhesion of the plating.
[0090]
<Example 25>
The sample of Example 25 uses the same metal ceramic composite member sample as that of Example 1, the pretreatment step and the activation treatment step are performed on the entire surface of the metal plate, and the plating step is a predetermined spot on the metal plate. The portion is subjected to electroless plating. The processing solution used, concentration, etc. are the same as in Example 21.
[0091]
<Example 26>
In the sample of Example 26, the metal ceramic composite member sample obtained in Example 25 was further subjected to heat treatment for improving the adhesion of plating.
The heat treatment conditions were as follows: a metal ceramic composite member sample was passed through a furnace and heat treated (atmosphere H ₂ : 20%, + N ₂ : 80%, temperature 380 ° C., time 10 minutes) to improve the adhesion of the plating.
[0092]
<Examples 31 to 36>
In Examples 31 to 36, a work using a finned base as shown by reference numeral 11 in FIG. 8 was used as a metal ceramic composite member sample, and the tests under the same conditions as in Examples 21 to 26 described above were performed. It is what I did.
[0093]
As described above, in Examples 21 to 26 and Examples 31 to 36, evaluation was performed from the viewpoint of necessity of masking of the base side of the metal ceramic composite member sample, plating thickness of the plating layer attached to the base side, and continuity of the processing steps. A summary of the process and a list of evaluation results are shown in FIG.
[0094]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides a plating-scheduled portion on the metal plate on the surface side of the metal ceramic composite member obtained by joining the metal plate for pattern production on the ceramic substrate to which the metal plate is joined. After covering with a masking member having an opening corresponding to the above, and sealing the periphery of the opening by closely contacting the metal ceramic composite member, the plating solution is brought into contact with the planned plating location, whereby the plate on the metal plate A plating method for a metal-ceramic composite member, characterized in that plating is performed on a portion to be plated. With this configuration, in the plating method according to the present invention, the plating solution is brought into contact with the metal ceramic composite member through the masking member. Therefore, in the metal ceramic composite member, the surface opposite to the surface to which the metal plate is bonded is provided. Even when the base is integrated, the base can be blocked from the plating solution via the masking member. Therefore, masking on the base side is unnecessary and a process such as resist printing is not necessary. Further, since masking is not required on the base side, there is no problem even if the base is large or the shape is complicated due to fins.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a wet processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view (a) and a side view (b) of a base-integrated metal ceramic composite member to be treated.
FIG. 3 is a plan view of a masking member used in the processing method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a wet processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view of a masking member used in the processing method according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory view (sectional view) of a processing method and apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view of a wet processing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a sectional view of a wet processing apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a list of processing steps, used processing solutions, concentrations, etc., according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a list of processing steps, processing solutions used, concentrations, etc., according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 11 is a list of processing steps, processing solutions used, concentrations, etc., according to Comparative Example 1 of the present invention.
12 is a list of evaluation results of Examples 1 to 5, Examples 11 to 15, and Comparative Examples 1 to 4. FIG.
FIG. 13 is a list of processing steps, processing solutions used, concentrations, etc., according to Example 21 of the present invention.
FIG. 14 is a list of processing steps, processing solutions used, concentrations, etc., according to Example 23 of the present invention.
15 is a list of evaluation results of Examples 21 to 26 and Examples 31 to 36. FIG.
[Explanation of symbols]
1 base
2 Ceramic substrate
3 Metal plate
4 Metal-ceramic composite members
5 Base-integrated metal ceramic composite member
10 Plating points
11 Base with fins
11a Fin
20, 20B Masking member
21,21B opening
30,30B treatment tank
31 Interior room
32 Treatment liquid inlet
33 Processing solution outlet
35 electrodes
38 Power supply
40 Treatment liquid circulation device
41 Treatment liquid circulation tank
42 Introduction pipe (outward pipe)
43 Circulation pump
45 Discharge pipe (return pipe)
60 Circulator
61 Circulation tank
62 Injection pipe
63 Injection hole
110 Plating solution
120 treatment liquid (activation treatment liquid)
130 Etching solution
200 Masking material
201 Support material
202 Press body
203 Spring (pressing mechanism)
225 Spring bearing material
230 Treatment tank
231 Lower tank
235 Bulkhead
236 communication hole
237 Upper tank
241 Tank wall
245 Press cover
246 Pressing convex part
247 bolts
248 Press cover
249 Pressing convex part
M1 Electroplating equipment (wet processing equipment)
M2 pretreatment / activation treatment equipment (wet treatment equipment)
M3 etching equipment (wet processing equipment)

Claims (9)

セラミック基板上に金属板を接合してなる金属セラミック複合部材に、所定の開口部を有するマスキング部材を密着させた後、前記開口部に対応する前記金属セラミック複合部材の所定の部分に、活性化処理液を接触させ、その後に前記マスキング部材を外し、
次に、前記金属セラミック複合部材に、前記金属板の略全面に対応した開口部を有するマスキング部材を密着させた後、前記開口部に対応する前記金属板の略全面にメッキ液を接触させることにより、メッキを施すことを特徴とする、金属セラミック複合部材に対するメッキ方法。After a masking member having a predetermined opening is brought into close contact with a metal ceramic composite member formed by bonding a metal plate on a ceramic substrate, activation is performed on a predetermined portion of the metal ceramic composite member corresponding to the opening. Contact the treatment liquid, and then remove the masking member,
Next, after the masking member having an opening corresponding to the substantially entire surface of the metal plate is brought into close contact with the metal ceramic composite member, the plating solution is brought into contact with the substantially entire surface of the metal plate corresponding to the opening. A plating method for a metal ceramic composite member, characterized in that plating is performed. セラミック基板上に金属板を接合してなる金属セラミック複合部材に、前記金属板の略全面に対応した開口部を有するマスキング部材を密着させた後、前記開口部に対応する前記金属板の略全面に活性化処理液を接触させ活性化し、その後に前記マスキング部材を外し、
次に、前記金属セラミック複合部材に、所定の開口部を有するマスキング部材を密着させた後、前記開口部に対応する前記金属セラミック部材の所定部分に、メッキ液を接触させることにより、メッキを施すことを特徴とする、金属セラミック複合部材に対するメッキ方法。A masking member having an opening corresponding to substantially the entire surface of the metal plate is adhered to a metal ceramic composite member formed by bonding the metal plate on a ceramic substrate, and then substantially the entire surface of the metal plate corresponding to the opening. Activated by contacting with an activation treatment liquid, and then removing the masking member,
Next, after a masking member having a predetermined opening is brought into close contact with the metal ceramic composite member, plating is performed by bringing a plating solution into contact with a predetermined portion of the metal ceramic member corresponding to the opening. A plating method for a metal-ceramic composite member. 前記所定の部分が、前記金属板上の限定された領域であることを特徴とする請求項１または２に記載の金属セラミック複合部材に対するメッキ方法。  The plating method for a metal ceramic composite member according to claim 1, wherein the predetermined portion is a limited region on the metal plate. 請求項１〜３のいずれかに記載の金属セラミック複合部材に対するメッキ方法であって、
前記金属セラミック複合部材へ、請求項１〜３のいずれかに記載のメッキ方法を施す前に、前記金属板の表面へ、前記メッキの密着性を向上させるための前処理をおこなうことを特徴とする金属セラミック複合部材に対するメッキ方法。A plating method for the metal ceramic composite member according to any one of claims 1 to 3,
Before the plating method according to any one of claims 1 to 3 is applied to the metal ceramic composite member, a pretreatment for improving the adhesion of the plating is performed on the surface of the metal plate. A plating method for a metal ceramic composite member. 前請求項１〜４のいずれかに記載の金属セラミック複合部材に対するメッキ方法であって、
前記金属セラミック複合部材は、前記セラミックス基板の一方の面に前記金属板が接合され、他方の面に放熱用部材が接合されたものであることを特徴とする金属セラミック複合部材に対するメッキ方法。A plating method for the metal ceramic composite member according to any one of claims 1 to 4,
A plating method for a metal ceramic composite member, wherein the metal ceramic composite member is formed by joining the metal plate to one surface of the ceramic substrate and joining a heat radiating member to the other surface. 前記金属板がアルミニウム、銅、アルミニウムの合金または銅の合金、よりなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の金属セラミック複合部材のメッキ方法。  6. The method for plating a metal ceramic composite member according to claim 1, wherein the metal plate is made of aluminum, copper, an alloy of aluminum, or an alloy of copper. 前記メッキとして、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｓｎまたはこれらの合金から選ばれる１種類以上のメッキを行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の金属セラミック複合部材に対するメッキ方法。  The metal ceramic composite member according to claim 1, wherein at least one type of plating selected from Ni, Au, Cu, Ag, Pd, Sn, or an alloy thereof is performed as the plating. Plating method. 前記メッキを、電解めっきおよび／または無電解めっきで行うことを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の金属セラミック複合部材に対するメッキ方法。  The plating method for a metal ceramic composite member according to any one of claims 1 to 7, wherein the plating is performed by electrolytic plating and / or electroless plating. 請求項１〜８のいずれかに記載のメッキ方法を用いて製造されたものであることを特徴とするパワーモジュール用金属セラミック複合部材。  A metal ceramic composite member for a power module, which is manufactured using the plating method according to any one of claims 1 to 8.

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